什么是矩阵

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什么是矩阵

矩阵,在数学上,矩阵是指纵横排列的二维数据表格,最早来自于方程组的系数及常数所构成的方阵。矩阵是高等代数学中的常见工具,也常见于统计分析等应用数学学科中。
长这个样子:
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失量也可以转为矩阵,可以看成nX1的行矩阵,或1Xn的矩阵。
矩阵列的运行比较复杂,下面就来一一探讨。

矩阵和标量的乘法

直接标量与各个分量相乘即可,不多废话了…同时kM=Mk即,谁在哪边都一样。

矩阵与矩阵的乘法

它会得到一个新的矩阵,而且维度与这两个矩阵有关系。
如A为4X3矩阵,B为3X6矩阵那么 AB维度就是4X6。
左矩阵的列数必须与右矩阵的行数想同,否则不能相乘。
矩阵不满足交换律:AB!=BA
满足结合律:(AB)C=A(BC) 甚至可以扩展至 ABCDE=((A(BC))D)E=(AB)(CD)E

方阵

方块矩阵,即行列数相同的矩阵。有一些运算和性质是只有方阵有具有,如对角元素
对角矩阵:
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单位矩阵(I):
单位矩阵乘完还等于原本的矩阵,设I为转:
MI=IM=M
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转置矩阵(Mt)

对原矩阵的一种运算,即行变列,列变行。可以记作Mt
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性制一:转两次就转回来了:
(Mt)t=M
性制二:矩阵串接转置,等于反射串接各矩阵
(AB)t=BtAt

逆矩阵(M-1)

这应该是这里最复杂的一种操作了。不是所有矩阵都有逆矩阵,它必须是一个方阵。
给定M-1来表示。最重要的特性就是M和M-1相乘会得到一个单位矩阵。也就是说:
MM-1=M-1M=I

并非所有有对应的逆矩阵,如果一个矩阵有对应的逆矩阵则这个矩阵称为是可逆的,否则称为不可逆的。
如果一个矩阵行列式不为0,那么它就是可逆的。

性质一:逆矩阵的逆矩阵就是它本身
(M-1)-1=M

性质二:单位矩阵的逆矩阵就是它本身
I-1=I

性制三:转置矩阵的逆矩阵是逆矩阵的转置
(Mt)-1=(M1)t

性质四:矩阵串接相乘后的逆矩阵等于反向串接各个矩阵的逆矩阵
(ABCD)-1=D-1C-1B-1A-1

性质五:允许我们还原这个变换
M-1(Mv)=(M-1M)v=Iv=v

正交矩阵

方正M和它的转置矩阵乘积为单位矩阵的话,它就是一个正交矩阵,即:
MMt=MtM=I

正交矩阵的逆矩阵和转置矩阵是一样的
Mt=M-1

三维变换中我们经常会需要作用逆矩阵来求解反射的变换。而逆矩阵的求解往往计算量很大,但转置矩阵就非常容易。

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矩阵的每一行,即c1、c2、c3的是单位失量,由于其相互垂直只有与自己点乘才能得到1,其他为0.

矩阵与失量相乘

我们需要把失量先转成行矩阵或是列矩阵,但要满足矩阵相乘的条件。通常我们使用右乘。

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